JPH03103837A - 光波長変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ある波長の周波数変調信号光を別の３ 波長の周波数変調信号光に変換する光波長変換装置に関
するものである。

（従来の技術） 第２図は、ＩＩ−１願人が捉案じた、従来の光波長変換
装置の基本構成図である（特願平１−ＬＬ５５５６号参
照）。

第２図において、Ｍｌはマツハツエンダ光フィルタ、Ｌ
１は単一波長発振半導体レーザ（以下、単一発振半導体
レーザという）である。また、図中のλ１（ＦＭ），　
　λ１（ＩＭ），　　λ２　（ＦＭ）はそれぞれ、周波
数変調された波長λ１の光（以下、周波数変調信号光と
いう）、強度変調された波長λ１の光（以下、強度変調
信号光という）、周波数変調された波長λ２の光（以下
、周波数変調信号光という）を示している。

また、第３図は、マツハツエンダ光フィルタＭ１の入力
光に対する透過特性の一例を示し、横軸は入力光周波数
、縦軸は出力光強度を表している。

即ち、マツハツエンダ光フィルタＭ１は、例え４ ば、第３図に示すように、入力した波長λ１の周波数変
調信号光λ１　（ＦＭ）が、周波数ｆｍを“１“、周波
数ｆｓを“０”とするＦ　Ｓ　Ｋ信号光である場含、“
１“，”０”の周波数変調信号光λ１　（ＦＭ）を、同
じ変調信号の強度変調信号光λ１（ＩＭ）として出力す
るように設定されている。

また、マツハツエンダ光フィルタＭ１へ入力される周波
数変調信号光λ１　（ＦＭ）は、マツハツエンダ光フィ
ルタＭ１を透過後に単一発振半導体レーザＬ１に入力さ
れた際に、単一発振半導体レーザＬ１に対し注入同期が
かからず、かつ、単一発振半導体レーザＬ１内で誘導放
出を起こす波長に設定されている。

ここで、第２図の構成において、上記したようなＦＳＸ
信号光である波長λ１の周波数変調信号光λ１　（ＦＭ
）を、マツハツエンダ光フィルタＭ１に入力すると、“
１“，“０“の周波数変調信号光λ１　（ＦＭ）が、同
じ女，刈（ｊ号の強度嚢一，＋Ｊ信号光λ１（ＩＭ）と
して出力される。この時、マッハツエンダ光フィルタ１
の出力光波長は入力光波長と同じλ１である。

マツハツエンダ光フィルタＭ１から出力された強度変調
信号光λ１（ＩＭ）は、波長λ２で発振している小一発
振半導体レーザＬ１に入力される。

この時、以下に述べる原理により、単一発振半導体レー
ザＬ１の発振周波数は、外部入力光である強度変調信号
光λ１＜ＩＭ）に応じて変調される。

発振状態にある単一発振半導体レーザＬ１に、単一発振
半導体レーザＬ１に注入同期がかからず、かつ、単一発
振半導体レーザＬ１内で誘導放出を起こす波長の光が、
外部から入力されると、単一発振半導体レーザＬ１内で
は誘導放出により半導体レーザ内の電子キャリアが減少
する。半導体レーザ内の電子キャリアが減少すると、半
導体媒質の屈折率が変化し、これに伴いレーザ共振器の
共振周波数が変化する。レーザ共振器の共振周波数が変
化すると、これにより発振周波数が変化する。

即ち、外部注入光により半導体レーザの発振周波数が変
化することになる。この時、発振周波数の嚢化量は外部
入力光強度に比例する。

従って、外部入力光が強度変調信号光である場合、単一
発振半導体レーザＬ１の発振周波数は、強度変調信号光
の変調信号に応じて変調されることになる。即ち、Ｉ１
ｔ一発振半導体レーザＬ１からは、強度表調信号光λ１
（ＩＭ）の変調信号により嚢調された』．１４波数変調
信号光λ２　（ＦＭ）が出力される。

以上述べたように、周波数変調信号光λ２（ＦＭ）は、
強度変調信号光λ１（ＩＭ）に応じて変調されており、
λ１（ＩＭ）はλ１　（ＦＭ）から変換されたものなの
で、装置全体でみれば、波長λ１の周波数変調信号光λ
１　（ＦＭ）が、波長λ２の周波数変調信号光λ２　（
ＦＭ）へと変換されたことになる。

なお、この従来例において、必要に応じてマツハツエン
ダ光フィルタＭ１と単一発振半導体レザＬ１との間に光
増幅器または光減衰器などの光強度調節手段が接続され
る。

（発明が角ｑ決しようとする課ね） ７ 上記したように、光波長変換装置としては、入力された
光信号と同一の光信号が、入力光とは別の波長で出力さ
れなければならない。

即ち、入力光が、周波数偏移量△ｆ（＝ｆｍ−ｆｓ，ｆ
ｍ；マーク周波数，ｆｓ；スペース周波数）であるＦＳ
Ｋ信号光であるならば、出力光も周波数輌移量△ｆであ
るＦ　Ｓ　Ｋ信号光Ｃ４０シ、波長は光なる）でなけれ
ばならない。出力ＦＳＫ信号光の周波数偏移量は、単一
発振半導体レーザＬ１へ入力される強度変調信号光λ１
（ＩＭ）のオン／オフの強度差により設定できる。

従って、出力Ｆ　Ｓ　Ｋ信号光の周波数偏移量を入力Ｆ
　Ｓ　Ｋ信号光の周波数偏移量と同一にすることは、マ
ツハツエンダ光フィルタＭ１と単一発振半導体レーザＬ
１との間に、光強度調節手段を接続することにより可能
であり、この限りでは従来例の範囲内で対応可能である
。

しかしながら、一旦、単一発振半導体レーザＬ１への入
力光強度を設定しても、光波長変換装置への入力光強度
が変動し、これによりＪ．ｌｔ一発振８ 半導体レーザＬ１への入力光強度か変動すると、これに
伴い、出力ＦＳＫ信号光の周波数偏移量も変動してしま
う。即ち、第２図に示す従来例では、この入力光強度の
変動に対する対処がなされていないため、出力光は入力
光の尤全な波長女換光とはならなくなるという欠点を有
している。

また、マツハツエンダ光フィルタＭ１の透過特性の制御
にも課題がある。上記光波長変換装置を動作させるため
には、マツハツエンダ光フィルタＭ１の透過特性は、入
力ＦＳＫ信号光のマーク周波数ｆｍ、スペース周波数ｆ
ｓに対し、第３図に示すように設定されている必要があ
る。

しかしながら、通？ｉ’；マツハツエンダ光フィルタＭ
１の透過中心周波数は、環境温度の変動に伴い変動する
。また、マツハツエンダ光フィルタＭ１の透過特性自体
は固定されているとしても、入力信号光の中心周波数が
変動すること、も考えられる。

これらの理由により、入力光の中心周波数に対するマツ
ハツエンダ光フィルタＭ１の透過特性が変動すると、こ
の変動はマツハツエンダ光フィルタＭ１からの出力光強
度の変動をもたらすので、単一発振半導体レーザＬ１か
らの出力Ｆ　Ｓ　Ｋ信号光の周波数偏移量が変動する。

即ち、第２図に示すす従来例では、この入力光周波数に
対するマツハツエンダ光フィルタＭ１の透過特性の変動
に対する対処がなされていないため、出力光は入力光の
完全な波長変換光とはならないという欠点がある。

本発１ｊｌｌは、かかる２Ｂ悄に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、入力光強度か変動しても、入力ＦＳ
Ｋ信号光と同一の周波数偏移量をもったＦＳ　Ｋ信号を
出力でき、また、入力光周波数に対するマツハツエンダ
光フィルタの相対透過特性が変動しても、入力ＦＳＫ信
号光と同一の周波数偏移量をもったＦＳＫ信号光を出力
することができる光波長変換装置を提ｆｊ（することに
ある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、請求項（１）では、周波数変
調信号光を強度変調信号光に変換する変換手段と、前記
変換手段による強度変調信号光が入力される単一波長発
振半導体レーザと、前記変換手段の前段または後段に配
置され、入力光強度にかかわらず出力光強度をほほ所定
の値に保持する光リミッタとを備え、前記変換手段への
入力光の波長及び偏波は、前記半導体レーザに対し注入
同期がかからず、かつ、前記半導体レーザ内で誘導放出
を起こすように設定された。

また、請求項（２）では、二つの出力端子を有するマツ
ハツエンダ光フィルタと、前記マツハツエンダ光フィル
タの第１の出力端子からの出力光が入力される単一波長
発振半導体レーザと、前記マツハツエンダ光フィルタの
第２の出力端子からの出力光強度を検出する検出手段と
、前記マツハツエンダ光フィルタの前段または後段のい
ずれか一方に配置され、制御信号により入力光強度に対
する出力光強度が調節可能な光強度調節手段と、前記検
出手段の検出信号に基づき、前記光強度調節手段の出力
光が所定のオン／オフ強度差を保持するように前記制御
信号を当該光強度調節手段へ出力する制御手段とを備え
、前記マツハツエンダ光フィルタへの入力光の波長及び
偏波は、前記半導１１ 体レーザに対して注入同期がかからず、かつ、前記半導
体レーザ内で誘導放出を起こすように設定された。

また、請求項（３〉では、二つの出力端子を有し、制御
信号により透過中心周波数が調節可能なマツハツエンダ
光フィルタと、前記マツハツエンダ光フィルタの第１の
出力端子からの出力光が入力される単一波長発振半導体
レーザと、前記マツハツエンダ光フィルタの第２の出力
端子からの出力光強度を検出する検出手段と、前記検出
手段の検出信号に基づき、前記マツハツエンダ光フィル
タの出力光のオン／オフ強度差が所定の値を保持するよ
うに前記制御信号を当該マツハツエンダ光フィルタへ出
力する制御手段とを備え、前記マツハツエンダ光フィル
タへの入力光の波長及び偏波は、前記半導体レーザに対
し注入同期がかからず、かつ、前記半導体レーザ内で誘
導放出を起こすように設足された。

また、請求項（４）では、二つの出力端子を有し、制御
信号により透過中心周波数が，凋節可能なマッ１　２ ハツェンダ光フィルタと、前記マッハツ工ンダ光フィル
タの第１の出力端子からの出力光が入力される単一波長
発振半導体レーザと、前記マツハツエンダ光フィルタの
第２の出力端子からの出力光強度を検出する検出手段と
、前記マツハツエンダ光フィルタの前段または前記第１
の出力端子の後段に配置され、制御信号により入力光強
度に対する出力光強度が調節可能な光強度調節手段と、
前記検出手段の検出信号に基づき、前記光強度調節手段
の出力光が所定のオン／オフ強度差を保持するように前
記制御信号を当該光強度調節手段へ出力するとともに、
前記マツハツエンダ光フィルタの出力光のオン／オフ強
度差が所定の値を保持するように前記制御信号を当該マ
ツハツエンダ光フィルタへ出力する制御手段とを備え、
前記マツハツエンダ光フィルタへの入力光の波長及び偏
波は、前記半導体レーザに対し注入同期がかからず、か
つ、前記半導体レーザ内で誘導放出を起こすように設定
された。

（作　用） 請求項（１）によれば、例えば、光リミッタが変換手段
の後段に配置されている場合、周波数が“１”，“０”
で変化するＦＳＸ信号光であり、その光強度が時間的に
変動している波長λ１の周波数変Ｘ’Ｊ　（’Ａ号光が
、変換手段へ入力される。変換手段へ入力された周波数
変調信号光は、同じ変調信号の波長λ１の強度変調信号
光に変換されて、光リミッタへ出力される。

光リミッタへ出力された強度変調信号光は、周波数変調
信号光の“１”，“０”に対応して、光強度がオン／オ
フしており、さらに、オン状態の光強度は、周波数変調
信号光の光強度変動に伴い変動している。

次に、この強度が変動している強度変調信号光は、光リ
ミッタへ入力される。光リミッタは、光強度が変動して
いる入力光に対し、光強度を所定の値に保持した波長λ
１の強度変調信号光を出力する。

次に、光リミッタから出力された強度変調信号光は、１
１１一波長発振下導体レー−Ｖ′へ入力される。

この入力光は、単一波長発振半導体レーザに対し、注入
同期がかからず、かつ、半導体レーザ内で誘導放出が起
こるように波長λ１及びその偏波が設定されているので
、単一波長発振半導体レーザは入力した強度変調信号光
に応じた波長λ２の周波数変調信号光を出力する。

このとき、入力した強度変調信号光は、光強度が一定で
あるオン／オフ強度変調光であるため、単一波長発振半
導体レーザの出力光は、周波数偏移量が一定のＦＳＫ信
号光となる。

なお、光リミッタが変換手段の後段ではなく前段に配置
された装置においても、上記と同様に、単一波長発振半
導体レーザから、周波数偏移量が一定のＦ　Ｓ　Ｋ信号
光が出力される。

また、請求項（２）によれば、例えば、光強度調節手段
がマツハツエンダ光フィルタの後段に配置されている場
合、上記請求項（１）と同様に、ＦＳＫ信号光である波
長λ１の周波数変調信号光が、マツハツエンダ光フィル
タへ入力される。マツハツエンダ光フィルタへ入力され
た周波数礎調信号１　５ 光は、強度変調信号光に変換されて、第１及び第２の出
力端子からそれぞれ出力される。

このとき、第１及び第２の出力端子から出力される強度
変調信号光は、周波数変調信号光の光強度の変動等に伴
い、そのオン／オフ強度差が変動している。

このように、オン／オフ強度差が変動している第１の出
力端子から出力された強度変調信号光は、光強度調節手
段へ入力される。一方、第２の出力端子から出力された
オン／オフ強度差が変動している強度変調信号光は、検
出手段へ入力され、その光強度が検出される。次に、こ
の検出手段による検出信号は、Ｑ４御手段へ入力される
。

制御手段は、検出信号の入力に伴い、オン／オフ強度差
の変動に基づいた制御信号を光強度調節手段へ出力する
。

これにより、光強度調節手段は、その出力光が所定のオ
ン／オフ強度差を保持するように調節する。次に、この
ように調節された光強度調節手段の出力光は、ｌｉｔ一
波長発振半導体レーザヘ入力さ１　６ れる。この入力に伴い、単一波長発振半導体レーザは、
上記請求項（１）と同様に、周波数偏移量が一定のＦＳ
Ｋ信号光である波長λ２の周波数変調信号光を出力する
。

なお、光強度調節手段がマツハツエンダ光フィルタの後
段ではなく前段に配置された装置においても、上記と同
様に、小一波長発振半導体レーザから、周波数偏移量が
一定のＦ　Ｓ　Ｋ信号光が出力される。

また、請求項（３）によれば、Ｆ　Ｓ　Ｋ信号光である
波長λ１の周波数変調信号光が、マツハツエンダ光フィ
ルタへ入力される。マツハツエンダ光フィルタへ入力さ
れた周波数変調信号光は、強皮食調信号光に変換されて
、第１及び第２の出力端子からそれぞれ出力される。

このとき、第１及び第２の出力端子から出力される強度
変調信号光は、例えば、入力光周波数の変動あるいはマ
ツハツエンダ光フィルタの温度変動等により、そのオン
／オフ強度差が変動し、例えば、最適な状態特よりも小
さくなっている。

このように、オン／オフ強度差が変動している第２の出
力端子から出力された強度変調信号光は、検出手段へ入
力され、その光強度が検出される。

次に、この検出手段による検出信号は、制御手段へ入力
される。

制御手段は、検出信号の入力に伴い、オン／オフ強度差
の変動に基づいた制御信号をマツハツエンダ光フィルタ
へ出力する。

マツハツエンダ光フィルタでは、制御信号の入力に什い
、その透過中心周波数が調節されて、その出力光は、オ
ン／オフ強度差が所定の値、例えば最大値に保持される
。

このように、オン／オフ強度差が所定の値に保持され、
第１の出力端子から出力された強度変調信号光は、単一
波長発振半導体レーザヘ入力される。この入力に伴い、
単一波長発振半導体レーザは、上記請求項（１）または
（２）と同様に、周波数偏移量が一定のＦＳＫ信号光で
ある波長λ２の周波数変調信号光を出力する。

また、請求項（４）によれば、検出手段による検出信号
に息づいた制御信号が、ｉｉｌ１御手段により光強度調
節手段及びマツハツエンダ光フィルタへ出力されて、こ
れらの出力光のオン／オフ強度差か所定の値に保持され
る。

これにより、単一波長発振半導体レーザは、上記各請求
項と同様に、周波数偏移凰が一定のＦＳＸ信号光である
波長λ２の周波数変調信号光を出力する。

（実施例１） 第１図は、本発明による光波長変換装置の第１の丈施例
を示ず横成園であって、従来例を示す第２図と同一構成
部分は同一符号をもって表す。即ち、Ｍ１は変換手段と
してのマツハツエンダ光フィルタ、Ｌ１は単一発振半導
体レーザである。

ＯＢＩは光リミッタとしての光双安定素子で、マツハツ
エンダ光フィルタＭ１と単一発振半導体レザＬ１との間
に配置されている。

また、第１図中、λ１　（ＦＭ）は波長λ１の周波数変
調信号光、λ１（ＩＭ）とλ１（ＩＭ）’は波長λ１の
強度変調信号光、λ２（ＦＭ）は波１　つ 長λ２の周波数変調信号光を示す。

光双安定素子ＯＢＩは、例えば、第４ａ図に示すような
構成を有する光素子で、具体的には、対向する２つのハ
ーフミラーＨＭＩ，ＨＭ２からなるファブリペロ共振器
内に、光によって屈折率が変化する光非線形媒質ＮＬを
挿入した構成を有している。

第４ａ図に示した構成で、二つのハーフミラＨＭＩとＨ
Ｍ２の光学長を適当に設定すると、入力光に対して、例
えば、第４ｂ図に示すような透過特性を示す。

第４ｂ図において、横軸は入力光強度、縦軸は出力光強
度をそれぞれ表している。この透過特性によれば、例え
ば、第４ｂ図中のＡ点の光強度の入力光に対しては、入
力光強度が変動しても出力光強度はほとんど変動しない
。即ち、光双安定素子ＯＢＩは、いわゆる光リミッタと
して動作する。

なおこの１ｌ．＋７、人出力光の波長は同一である。

また、マツハツエンダ光フィルタＭ１へ入力される周波
数食調信号光λ１　（ＦＭ）は、マッハツ２　０ ェンダ光フィルタＭ１を透過後に、光双安定素子ＯＢＩ
を介して単一発振半導体レーザＬ１に入力された際に、
単一発振半導体レーザＬ１に対し注入同期がかからず、
かつ、ｌｌｉ一発振半導体レーザＬ１内で誘導放出を起
こす波長及び偏波に設定されている。

なお、単一発振半導体レーザＬ１の出力光の偏波と、単
一発振半導体レーザＬ１に対する入力光の偏波が異なる
場合、両偏波が同一の場介に比べて、単一発振半導体レ
ーザＬ１の出力光の波長λ２と１１１一発振半導体レー
ザＬ１に対する入力光の波長λ１との波長差が小さくて
も、単一発振半導体レーザＬ１に対し注入同期がかから
ないように設定可能である。

次に、上記構成による動作を説明する。なお、マツハツ
エンダ光フィルタＭ１の入力光てある周波数変調信号光
λ１（ＦＭ）は、周波数が“１”゛０”で変化するＦ　
Ｓ　Ｋ信号光であり、その光強度は時間的に変動してい
るものとする。

まず、マツハツエンダ光フィルタＭ１に波長λ１の周波
数変調信号光λ１　（ＦＭ）が入力される。マツハツエ
ンダ光フィルタＭ１は、従来技術の項で説明した原理に
より、この入力した周波数変調信号光λ１　（ＦＭ）を
波長λ１の強度変調信号光λ１（ＩＭ）へ変換する。こ
の強度変調信号光λ１（ＩＭ）は周波数変調信号光λ１
　（ＦＭ）の“１”，“Ｏ”の信号に対応して、光強度
がオン／オフしており、さらにオン状態の光強度（ピク
強度）は、周波数変調信号光λ１　（ＦＭ）の光強度変
動に伴い変動している。

次に、ピーク強度が変動している強度変調信号光λ１（
ＩＭ）は、光双安定素子ＯＢＩへ入力される。光双安定
素子Ｏ　Ｂ１は、第４ｂ図を用いて説明したように、入
力光に対して光リミッタ動作をするように設定されてい
るので、これにより、ピーク強度が変動している強度変
調信号光λ１（　Ｉ　Ｍ）の入力に対し、光双安定素子
ＯＢＩは、ピーク強度が一定である強度変調信号光λ１
（ＩＭ）′を出力する。

次に、光双安疋素了ＯＢＩから出力された強度変調信号
光λ１（ＩＭ）’　は、単一発振半導体レーザＬ１に入
力される。単一発振半導体レーザＬ１は、従来技術の項
で説明した原理により、強度変調信号光λＬ（ＩＭ）’
　に応じた周波数変調信号光λ１　（ＦＭ）を出力する
。ここで、強度変調信号光λ１（ＩＭ）’　はピーク強
度が一定であるオン／オフ強度変調光あるので、周波数
変調信号光λ２　（ＦＭ）は、周波数偏移量が一定のＦ
ＳＫ信号光となる。

以上説明したように、本第１の実施例によれば、入力光
強度が変動しているＦ　Ｓ　Ｋ信号光に対しても、一定
の周波数偏移量をもったＦ　Ｓ　Ｋ信号光を波長嚢換光
として出力することが可能である。従って、入力光が変
動しても、入力ＦＳＫ信号光と同一（但し波長は異なる
）のＦＳＫ信号光を出力することができる光波長変換装
置を実現できる。

なお、第１図の構成においては、光双安定素子ＯＢＩと
単一発振半導体レーザＬ１を直接接続したが、必要に応
じて光増幅器または光減衰器を介して接続してもよい。

２　３ （実施例２） 第５図は、本発明による光波長変換装置の第２の実施例
を示す構成図である。

本第２の実施例と前記第１の実施例と異なる点は、光双
安定素子ＯＢＩをマツハツエンダ光フィルタＭ１の後段
ではなく、前段に配置した構或としたことにある。また
、第５図中、λ１　（ＦＭ）、λ１　（ＦＭ）’　は波
長λ１の周波数変調信号光、λ１（ＩＭ）は波長λ１の
強度変調信号光、λ２（ＦＭ）は波長λ２の周波数変調
信号光をそれぞれ示している。

このような構成において、ＦＳＫ信号光であり、その光
強度が時間直に変動している周波数変調信号光λ１　（
ＦＭ）は、光双安定素子ＯＢＩに入力される。光双安定
素子ＯＢＩは、第４ｂ図を用いて説明したように、入力
光に対しリミッタ動作をするように設定されているので
、光双安定素子ＯＢＩからは、光強度が一定の周波数変
調信号光λ１　（ＦＭ）’が出力される。

次に、光双安定素子ＯＢＩから出力されたＦＳ２４ Ｋ信号光である波長λ１の周波数変調信号光λ１（ＦＭ
）’　はマツハツエンダ光フィルタＭ１に入力され、“
１“，“０“の周波数変調信号光λ１（ＦＭ）”が、同
じ変調信号の強度変調信号光λ１（ＩＭ）として出力さ
れる。

次いで、マツハツエンダ光フィルタＭ１から出力された
強度変調信号光λ１（ＩＭ）は、波長λ２で発振してい
るＪ１１一発振半導体レーザＬ１に入力される。これに
より、単一発振半導体レーサＬ１から、前述したように
、強度変調信号光λ１（　Ｉ　Ｍ）に応じた周波数変調
信号光λ２　（ＦＭ）が出力される。

この峙、マツハツエンダ光フィルタＭ１への入力光強度
は、光双安定素子ＯＢＩのリミッタ機能により一定であ
るので、周波数変調信号光λ２（ＦＭ）は、一定の周波
数偏移量をもったＦ　Ｓ　Ｋ信号光となる。

以上のように、本第２の実施例によれば、ｍｌの実施例
と同様に、入力光強度が変動しても、入力ＦＳＫ信号光
と同一のＦ　Ｓ　Ｋ信号光を出力することができる光波
長変換装置を丈現できる。

なお、第５図の構或においては、光双安定素子ＯＢＩや
マツハツエンダ光フィルタＭ１、単一発振半導体レーザ
Ｌ１の各構成要素を直接接続したが、必要に応じて光増
幅器または光減衰器を介して接続してもよい。

（実施例３） 第６図は、本発明による光波長変換装置の第３の実施例
を示す構成図である。

本第３の実施例では、変換手段を、一つの入力端子ａと
二つの出力端子ｂ，ｃを有するマツハツエンダ光フィル
タＭ２により横或し、出力端子ｂからの出力光を光強度
調節手段としての半導体光増幅器Ａを介して単一発振半
導体レーザＬ１へ入力し、出力端子Ｃからの出力光は光
検出器Ｄ１へ入力されるように構成されている。さらに
、光検出器Ｄ１からの検出信号に応じた制御信号ＣＴＬ
１を、制御回路Ｃ１を介して半導体光増幅器Ａへ印加し
て半導体光増幅器Ａの利得を調節し、半導体光増幅器Ａ
からの出力光のオン／オフ強度差が′Ｉ：９に一足にな
るように構成されている。

ここで、二つの出力端子を有するマツハツエンダ先フィ
ルタＭ２について説明する。

マツハツエンダ光フィルタＭ２は、第７ａ図に示すよう
な構成を有している。即ち、異なる長さの二つの光経路
ｄｉ，ｄ２により接続された二つの光３ｄＢカップラＢ
ＳＩ，ＢＳ２と、光経路ｄ１に配設されたマツハツエン
ダ光フィルタＭ２の透過中心周波数を調節するための位
相調節部ＰＣとから構成されれいる。

ｆ３　７　ａ図の構或において、３ｄＢ光カップラＢＳ
１の端子ａから３ｄＢ光カップラＢＳ２の端子ｂ，Ｃへ
の透過特性は、第７ｂ図に示す特性となる。

前述の第１及び第２の実施例において、マツハツエンダ
光フィルタＭ１として述べてきたのは、例えば端子ａを
入力端子、端子ｂを出力端子としていたものである。こ
れに対して、第３の実施例におけるマツハツエンダ光フ
ィルタＭ２は、第７ａ図に示した構成と、第７ｂ図に示
した特性を併せ持ち、端子ｂ，ｃを同時に出力端子とし
て利用し２　７ たものである。なお、上記したように、位相調節部ＰＣ
は、マツハツエンダ光フィルタＭ２の透過中心周波数を
調節するためのものであるが、本第３の丈施例では調節
対象とはなっていない。

次に、上記構成による動作を説明する。

まず、ＦＳＫ信号光が、周波数変調信号光λ１（ＦＭ）
としてマツハツエンダ光フィルタＭ２に入力される。入
力されたＦＳＫ信号光のマーク周波数ｆｍ，スペース周
波数ｆｓに対して、マツハツエンダ光フィルタＭ２の透
過特性は、第７ｂ図に示すように設定されているので、
マツハツエンダ光フィルタＭ２の出力端子ｂ，ｃからは
、周波数変調信号光λ１　（ＦＭ）から変換された強度
変調信号光λ１（ＩＭ），　　λ１（ＩＭ）’が出力さ
れる。但し、強度変調信号光λ１（ＩＭ）と強度変調信
号光λ１（ＩＭ）’では、オン／オフ信号は逆転してい
る。

理想状態においては、この強度変調信号光λ１（ＩＭ）
，　　λ１（ＩＭ）’　のオン／オフ強度差は一足であ
る。しかしながら、以下の状況下では、２　８ オン／オフ強度差は変動する。即ち、 ■マツハツエンダ光フィルタＭ２への入力光である周波
数変調信号光λｌ（ＦＭ）の光強度が変動している場合
、 ■周波数変調信号光λ１　（ＦＭ）の中心周波数が変動
して、第７ｂ図の特性が満たされない場合、■マツハツ
エンダ光フィルタＭ２の透過中心周波数が変動して、第
７ｂ図の特性が満たされない堝合、 である。

以上の場合、オン／′オフ強度差は変動し、その変動量
は強度変調信号光λ１（ＩＭ），　　λ１（ＩＭ）′　
とも同一である。

マツハツエンダ光フィルタの端子ｂから出力される強度
変調信号光λ１（ＩＭ）は、半導体光増幅器Ａを介して
単一発振半導体レーザＬ１へ入力され、単一発振半導体
レーザＬ１からは、強度変調信号光λ１（ＩＭ）と同じ
変調信号をもった周波数変調信号光λ２　（ＦＭ）が出
力される。この原裡は従来扶術の項で説明した力；ミ理
と同様である。

この時、半導体光増幅器Ａの利得が一定であると、強度
変調信号光λ１（ＩＭ）のオン／オフ強度の変動に対応
して周波数変調信号光λ２　（ＦＭ）の周波数偏移量は
変動する。そこで、半導体光増幅器Ａの利得を調節して
、単一発振半導体レーザＬ１へ入力される強度変調信号
光λ１（ＩＭ）のオン／オフ強度差が一定であるように
すれば、一定周波数偏移量の周波数変調信号光λ２　（
ＦＭ）が得られる。

半導体光増幅器Ａの利得は、マツハツエンダ光フィルタ
Ｍ２の端子Ｃから出力される強度変調信号光λ１（ＩＭ
）’　のオン／オフ強度差を検出することにより可能で
あり、この強度変調信号光λ１（ＩＭ）’　の光強度は
、光検出器Ｄ１により検出される。次に、光検出器Ｄ１
の検出信号に基づいて、制御回路Ｃ１は強度変調信号光
λ１（ＩＭ）゜のオン／オフ強度差の変動を検出すると
同時に、検出した強度変調信号光λ１（ＩＭ）’　のオ
ン／オフ強度差の嚢動信号に琺づいた制御信号ＣＴＬ　
１を半導体光増幅器Ａに印加する。即ち、オン／オフ強
度差の変動を補償し、半導体光増幅器Ａからの出力光の
オン／オフ強度差が常に一定となるように、半導体光増
幅器Ａの利得を調節する。

具体的には、制御回路Ｃ１は、検出したオン／オフ強度
差が所定のレベルより小さい堝介には利得を上げるよう
に、一方、検出したオン／オフ強度差が所定のレベルよ
り大きい場合には利得を下げるように、半導体光増幅器
Ａへの注入電流を制御信号ＣＴＬＩにより制御する。

これにより、単一発振半導体レーザＬ１へは、一定のオ
ン／オフ強度差の強度変調信号光が入力される。槌って
、Ｊ１１一発振半導体レーザＬ１からは、周波数偏移量
の一定なＦ　Ｓ　Ｋ信号先が出力されることになり、入
力強度が変動しても、入力ＦＳＫ信号光と同一の周波数
偏移量であるＦＳＫ信号を出力することができる。

以上説明したように、本第３に実施例によれば、第１及
び第２の実施例の効果に加えて、マツハツエンダ光フィ
ルタの相対透過特性が変動しても、３１ 入力ＦＳＫ信号光と同一の周波数偏移量をもったＦ　Ｓ
　Ｋ信号光を出力することができる光波長変換装置を火
現できる。

なお、本第３の実施例では、半導体光増幅器Ａは、マツ
ハツエンダ光フィルタＭ２と単一発振半導体レーザＬ１
との間に配置されているが、これをマツハツエンダ光フ
ィルタＭ２の前段に配置し、光検出器Ｄ１で検出される
オン／オフ強度差の変動を抑えるように、半導体光増幅
器Ａヘフィードバック制御を行っても同様の効果が得ら
れる。

また、本第３の実施例では、半導体光増幅器Ａにより光
強度の調節を行っているが、これに限定されるものでは
なく、外部信号により透過強度が変化する素子であれば
、同様の効果が得られる。

この場合、必要に応じてマツハツエンダ光フィルタの前
段に光増幅器を配置してもよい。

（実施例４） 第８図は、本発明による光波長変換装置の第４の実施例
を示す構成図であって、入力光周波数とマツハツエンダ
光フィルタの透過特性の関係を、３　２ 常に最適状態に保つように構成した例を示すものである
。

本第４の実施例では、前記第３の実施例のように半導体
光増幅器を設けることなく、二つの出力端子ｂ，ｃを有
する変換手段としてのマツハツエンダ光フィルタＭ２に
おける出力端子ｂからの出力光は直接単一発振半導体レ
ーザＬ１へ入力され、出力端子Ｃからの出力光は光検出
器Ｄ１へ入力されるように構成されている。さらに、光
検出器Ｄ１からの検出信号に応じた制御信号ＣＴＬ２を
、制御回路Ｃ２を介して介してマツハツエンダ光フィル
タＭ２へ印加するように構威されている。この構成に対
し、ＦＳＸ信号光が周波数変調信号光λ１　（ＦＭ）と
してマツハツエンダ光フィルタＭ２へ入力されることは
、前記各実施例と同様である。

ここで、入力光周波数の変動、あるいはマツハンエンダ
光フィルタＭ２の混度変動などにより、入力光周波数に
対するマツハツエンダ光フィルタＭ２の透過特性が、第
７ｂ図に示す特性からずれて、例えば第９図に示すよう
な特性となったとすると、マツハツエンダ光フィルタＭ
２からの出力光のオン／オフ強度差は、第７ｂ図の場合
よりも小さくなる。換言すると、オン／オフ強度差が最
大のときマツハツエンダ光フィルタＭ２は、最適状態で
あると言える。

マツハツエンダ光フィルタＭ２の透過中心周波数は、前
述したように、例えば第７ｂ図に示した位相調節部ＰＣ
への印加信号（制御信号ＣＴＬ２）により調節可能であ
る。そこで、光検出器Ｄ１、制御回路Ｃ２を用いて、マ
ツハツエンダ光フィルタＭ２からの出力光のオンーオフ
強度差が常に最大となる１ようにマツハツエンダ光フィ
ルタＭ２の透過中心周波数を制御することにより、入力
光周波数に対するマツハツエンダ光フィルタＭ２の透過
特性を第７ｂ図に示すような特性に保つことができる。

以上の原理により、最適状態に保たれたマツハツエンダ
光フィルタＭ２の出力端子ｂから出力される強度変調信
号光λ１（ＩＭ）は、単一発振半導体レーザＬ１へ入力
される。これにより、波長変換された周波数変調信号光
λ２　（ＦＭ）が得られることは、前述の各実施例と同
様である。

第４の実施例によれば、前記第３の実施例と同様に、マ
ツハツエンダ光フィルタの相対透過特性が変動しても、
入力ＦＳＫ信号光と同一の周波数偏移量をもったＦＳＫ
信号光を出力することができる光波長変換装置を実現で
きる。

なお、本第４の実施例では、マツハツエンダ光フィルタ
Ｍ２や単一発振半導体レーザＬ１等の構戊要素は、直接
接続されているが、必要に応じてマツハツエンダ光フィ
ルタＭ２の前段または後段に、光増幅器を配置してもよ
い。

（実施例５） 第１０図は、本発明による光波長変換装置の第５の実施
例を示す構成図である。本第５の実施例では、前記第３
及び第４の実施例を組合せて構成されている。

即ち、マツハツエンダ光フィルタＭ２の出力端子Ｃから
の出力光強度を光検出器Ｄ１により検出３５ し、この検出信号に基づいて、制御回路Ｃ１による制御
信号ＣＴＬ１により、半導体光増幅器Ａのの出力光が所
定のオン／オフ強度差を保持するようにその利得を調節
するとともに、制御回路Ｃ２による制御信号ＣＴＬ２に
より、マツハツエンダ光フィルタＭ２の出力光のオン／
オフ強度差が最大値を保持するように、マツハツエンダ
光フィルタＭ２の透過中心周波数を調節するように構成
されている。

このような構成を有する第５の実施例では、前記第３及
び第４の実施例の効果に加えて、さらに安定な動作が可
能な光波長変換装置を実現できる。

（発明の効果） 以上説明したように、請求項（１）によれば、入力され
たＦ　Ｓ　Ｋ周波数変調信号光の光強度が変動しても、
この入力ＦＳＫ信号光の周波数偏移量と同一の周波数偏
移量をもったＦＳＸ信号光を光波長嚢換光として得るこ
とができる。

また、請求預（２〉によれば、入力されたＦ　Ｓ　Ｘ信
号光の光強度、または入力ＦＳＫ信号光の中心３　６ 周波数、または光波長変換装置で用いられているマツハ
ツエンダ光フィルタの透過中心周波数が変動しても、こ
のＦＳＸ信号光の周波数偏移瓜と同一の周波数偏移量を
もったＦＳＸ信号光を光波長変換光として得ることがで
きる。

また、請求項（３〉によれば、入力Ｆ　Ｓ　Ｋ信号光の
中心周波数、または光波長変換装置で用いられているマ
ツハツエンダ光フィルタの透過中心周波数が変動しても
、このＦＳＫ信号光の周波数偏移量と同一の周波数偏移
量をもったＦＳＫ信号光を光波長変換光として得ること
ができる。

また、請求項（４）によれば、上記請求項（２〉または
請求項（３）の効果に加えて、さらに安定な動作が可能
な光波長変換装置を実現できる。

従って、本発明によれば、光通信、光情報処理の分野に
おいて、特に、光波長多重を利用したシステムに、おい
て、安定に動作する波長変換装置を提（Ｒ．できる利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光波長変換装置の第１の実施例を
示す構成図、第２図は従来の光波長変換装置の構戊図、
第３図は従来例に係るマツハツエンダ光フィルタの人出
力特性を示す図、第４ａ図は本発明に係る光双安定素子
の基本構成図、第４ｂ図は本発明に係る光双安定素子の
入出力特性を示す図、第５図は本発明による光波長変換
装置の第２の実施例を示す構成図、第６図は本発明によ
る光波長変換装置の昂３の実施例の示す構成図、第７ａ
図は第３及び第４の丈施例に用いたマツハツエンダ光フ
ィルタの基本構或図、第７ｂ図は第７ａ図のマツハツエ
ンダ光フィルタの人出力特性を示す図、第８図は本発明
による光波長変換装置の第４の実施例の構成図、第９図
は第４の実施例の説明に用いたマツハツエンダ光フィル
タの人出力特性を示す図、第１０図は本発明による光波
長変換装置の第５の実施例の構成図である。 図中、Ｍ１・・・マツハツエンダ光フィルタ、Ｍ２・・
・二つの出力端子をもったマツハツエンダ光フィルタ、
ＨＭＩ，ＨＭ２・・・ハーフミラー　ＮＬ・・・非線形
媒質、ＢＳＩ，ＢＳ２・・・光３ｄＢカプラ，　　ｐｃ
・・・位相調節部、Ｌ１・・・単一発振半導体レーザ、
ＯＢＩ・・・光双安定素子、Ａ・・・半導体光州幅器、
Ｄ１・・・光検出器、Ｃｌ，Ｃ２・・・制御回路。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）周波数変調信号光を強度変調信号光に変換する変
   換手段と、 前記変換手段による強度変調信号光が入力される単一波
   長発振半導体レーザと、 前記変換手段の前段または後段に配置され、入力光強度
   にかかわらず出力光強度をほぼ所定の値に保持する光リ
   ミッタとを備え、 前記変換手段への入力光の波長及び偏波は、前記半導体
   レーザに対し注入同期がかからず、かつ、前記半導体レ
   ーザ内で誘導放出を起こすように設定された ことを特徴とする光波長変換装置。
2. （２）二つの出力端子を有するマッハツェンダ光フィル
   タと、 前記マッハツェンダ光フィルタの第１の出力端子からの
   出力光が入力される単一波長発振半導体レーザと、 前記マッハツェンダ光フィルタの第２の出力端子からの
   出力光強度を検出する検出手段と、前記マッハツェンダ
   光フィルタの前段または後段に配置され、制御信号によ
   り入力光強度に対する出力光強度が調節可能な光強度調
   節手段と、前記検出手段の検出信号に基づき、前記光強
   度調節手段の出力光が所定のオン／オフ強度差を保持す
   るように前記制御信号を当該光強度調節手段へ出力する
   制御手段とを備え、 前記マッハツェンダ光フィルタへの入力光の波長及び偏
   波は、前記半導体レーザに対して注入同期がかからず、
   かつ、前記半導体レーザ内で誘導放出を起こすように設
   定された ことを特徴とする光波長変換装置。
3. （３）二つの出力端子を有し、制御信号により透過中心
   周波数が調節可能なマッハツェンダ光フィルータと、 前記マッハツェンダ光フィルタの第１の出力端子からの
   出力光が入力される単一波長発振半導体レーザと、 前記マッハツェンダ光フィルタの第２の出力端子からの
   出力光強度を検出する検出手段と、前記検出手段の検出
   信号に基づき、前記マッハツェンダ光フィルタの出力光
   のオン／オフ強度差が所定の値を保持するように前記制
   御信号を当該マッハツェンダ光フィルタへ出力する制御
   手段とを備え、 前記マッハツェンダ光フィルタへの入力光の波長及び偏
   波は、前記半導体レーザに対し注入同期がかからず、か
   つ、前記半導体レーザ内で誘導放出を起こすように設定
   された ことを特徴とする光波長変換装置。
4. （４）二つの出力端子を有し、制御信号により透過中心
   周波数が調節可能なマッハツェンダ光フィルタと、 前記マッハツェンダ光フィルタの第１の出力端子からの
   出力光が入力される単一波長発振半導体レーザと、 前記マッハツェンダ光フィルタの第２の出力端子からの
   出力光強度を検出する検出手段と、前記マッハツェンダ
   光フィルタの前段または前記第１の出力端子の後段に配
   置され、制御信号により入力光強度に対する出力光強度
   が調節可能な光強度調節手段と、 前記検出手段の検出信号に基づき、前記光強度調節手段
   の出力光が所定のオン／オフ強度差を保持するように前
   記制御信号を当該光強度調節手段へ出力するとともに、
   前記マッハツェンダ光フィルタの出力光のオン／オフ強
   度差が所定の値を保持するように前記制御信号を当該マ
   ッハツェンダ光フィルタへ出力する制御手段とを備え、 前記マッハツェンダ光フィルタへの入力光の波長及び偏
   波は、前記半導体レーザに対し注入同期がかからず、か
   つ、前記半導体レーザ内で誘導放出を起こすように設定
   された ことを特徴とする光波長変換装置。